Аккумуляторы для солнечных батарей: разновидности, какой выбрать

Содержание   

  1. Требования к аккумуляторам
  2. Основные технические характеристики АКБ
    1. Требуемые характеристики для использования с солнечными батареями
    2. Схема присоединения
  3. Типы аккумуляторов
    1. Гелевые
    2. Щелочные
    3. Заливные никель-кадмиевые
    4. Стартерные
    5. AGM
    6. Свинцово-кислотные
    7. Аккумуляторы OPzS
    8. Литиевые
    9. Литий-ионные АКБ
  4. Аккумуляторы в системе бытовой гелеоэнергетики
    1. Способ объединения устройств в единый массив
    2. Особенности функционирования системы
    3. Расчет необходимой емкости батарей
    4. Максимально допустимые токи
  5. Как правильно рассчитать и выбрать АКБ
    1. Критерии выбора аккумулятора для солнечных батарей
    2. Расчёт и выбор лучшего АКБ
  6. Типы аккумуляторов для СЭС и ИБП
    1. Аккумулятор AMG
    2. Аккумулятор GEL
    3. Аккумулятор CARBON
    4. Аккумулятор LiFePO4
  7. Правила эксплуатации АКБ
  8. Стоимость
  9. Краткий итог

1 Требования к аккумуляторам

Если стоит задача приобрести АКБ, следует подготовиться к покупке. Для этого изучаются требования к аккумуляторным батареям:

  • прибор должен выдерживать достаточное количество циклов полной зарядки и разрядки;
  • следует подбирать малообслуживаемые или совсем необслуживаемые АКБ, т.к. в процессе их эксплуатации не всегда есть возможность производить регулярный осмотр и проверку работоспособности;
  • рекомендуется устанавливать только те модели аккумуляторов для солнечных батарей, которые характеризуются небольшим током самозаряда;
  • устойчивость к негативным внешним факторам, в частности, к высоким и низким значениям температур.

Есть требования и к эксплуатации аккумуляторов. Например, глубокая разрядка и зарядка от солнечной батареи способствует сокращению срока службы АКБ.



к меню ↑

2 Основные технические характеристики АКБ

Характеристики и требования к аккумуляторам определяются исходя из особенностей работы самой солнечной электростанции.

Аккумуляторные батареи должны:

  • быть рассчитаны на большое количество циклов заряда-разряда без существенной потери емкости;
  • иметь низкий саморазряд;
  • сохранять работоспособность при низких и высоких температурах.

Ключевыми характеристиками принято считать:

  • емкость батареи;
  • скорость полного заряда и допустимого разряда;
  • условия и срок эксплуатации;
  • весогабаритные показатели.

к меню ↑

2.1 Требуемые характеристики для использования с солнечными батареями

Расчет емкости АКБ для солнечных батарей выполняется от потребляемого суточного максимума по нагрузке и штатного напряжения самого устройства. Здесь необходимо сделать ремарку про процесс заряда. Сами солнечные панели объединяются электрически с целью подгонки вырабатываемого напряжения штатным характеристикам аккумулятора. Последние бывают, как на 12 вольт, так и на 24. Подключаются они к сети потребления через инвертор, а между ним и батареей в гелио станции размещается контроллер, который не допускает перезаряда накопителя. Именно к нему на входы идет подача тока от солнечных панелей.

потребители электроэнергии

Необходимая емкость аккумулятора в ампер-часах рассчитывается в зависимости от суточного тока потребления всех устройств нагрузки с поправкой на дневное время, когда питание осуществляется от солнечных батарей. Примером может послужить использование гелио станции для снабжения энергией небольшого дома. Экспериментально было выявлено суточное потребление всех электрических приборов, используемых в быту для такого жилья. Оно составило приблизительно 7.5 Квт/сутки, с учетом потерь в преобразующем оборудовании (высчитывается умножением общего расхода дома на коэффициент 1.2). Для расчета оно обозначается переменной T. Вольтаж аккумулятора — V. Итоговой формулой требуемой выдачи энергии по отношению к часу станет Ahчас=T/V/24. В приведенном примере, для батареи 12 В это 7500/12/24=26 А×ч. Далее нужно учесть ночное время, в которое солнечные панели совсем не дают энергии и все питание сети происходит от АКБ. Необходимая емкость рассчитывается от этого времени — Ahакб=Ahчас×8. Для приведенного примера, наилучшим выбором станет батарея 208 А×ч.

один из подобных акб

Использование какого-либо конкретного типа аккумулятора в зависимости от технологии сохранения энергии или вида применяемых химических веществ, — зависит только от желания владельца гелио станции и его возможностей по периодическому обслуживанию батареи.

к меню ↑

2.2 Схема присоединения

Аккумулятор подключается к контроллеру питания, который в свою очередь, через предназначенные для этого контакты к солнечной батареи и преобразующему инвертору. От последнего уже и происходит общее питание потребителей.

схема подсоединения аккумулятора в гелио станции

к меню ↑

3 Типы аккумуляторов

Ассортимент подобных приборов широк. Они имеют разное устройство, что определяет принцип работы. Основной функцией аккумулятора является накопление полученной энергии. Когда это необходимо, данный узел отдает энергию. Подобные устройства могут функционировать в разных режимах:

  • накопление энергии в дневное время и дальнейшая отдача ее ночью или в моменты, когда система эксплуатируется на пике нагрузки;
  • увеличение функциональных возможностей осветительных приборов, когда на улице пасмурная погода, и солнечные панели не могут полноценно реализовывать свою прямую функцию.

Стоит выбирать аккумулятор с учетом тонкостей его работы. Не всегда используется специальная АКБ. Некоторые умельцы задействуют для этой задачи автомобильный аккумулятор. По параметрам для заданных условий он должен быть наилучшим, лучше рассматривать варианты устройств, разработанных специально для солнечных батарей, т.к. они прослужат намного дольше.

к меню ↑

3.1 Гелевые

Гелиевый аккумулятор

АКБ данного типа отличаются от привычных аналогов тем, что содержат электролит в меньшем объеме. Кроме того, вещество отличается по структуре: характеризуется желе- или пастообразной консистенцией. С учетом данной особенности появилось и название – гелевые аккумуляторы. Они содержат стекловолоконные сепараторы – это прослойки, благодаря которым электролит не растекается.

Применяются гелевые аккумуляторы для солнечных батарей, газовых котлов, мото- и квадроциклов, скутеров. Такие устройства можно использовать на протяжении длительного периода, что обусловлено возможностью многократной перезарядки (до 1000 циклов). Еще одним преимуществом является устойчивость к механическим деформациям. Мелкие дефекты корпуса не приводят к поломке аккумулятора.

Рабочая температура подобной техники варьируется в широких пределах. Аккумуляторы гелевого типа используются даже при сильных морозах (до -50°С). При этом не происходит существенная потеря емкости АКБ. Во время хранения в отключенном состоянии такие приборы тоже сохраняют свойства, уровень емкости не снижается. Их можно устанавливать в разных положениях. Недостатки:

  • повышенная чувствительность к изменениям сетевого напряжения;
  • опасно заряжать АКБ до предельного уровня, в таких условиях устройство становится взрывоопасным;
  • аккумулятор не способен функционировать длительный период на морозе, рекомендуется его утеплять;
  • стоимость подобных устройств высока.

к меню ↑

3.2 Щелочные

Щелочной
К данной группе относится никель-металлогидридный аккумулятор. Долю положительного электрода составляют оксид бария и графит. Эти компоненты способствуют увеличению срока службы и повышению электропроводности активной массы. Щелочные аккумуляторы содержат сравнительно небольшой объем электролита. Это обусловлено тем, что в процессе электрохимических реакций и во время эксплуатации АКБ вещества, которые образуются при этом, не растворяются в массе электролита и не взаимодействуют друг с другом.

Аккумуляторы данного типа требуют постоянного контроля: необходимо проверять уровень заряда и объем электролита. Перед тем как отправлять на хранение, такой прибор следует разрядить частично или же полностью. К преимуществам относят возможность использования аккумуляторов даже в условиях низких температур, причем на протяжении длительного периода. Кроме того, такие приборы характеризуются высокой нагрузочной способностью. Значит, мощность нагрузки при разряде может быть существенной, что обусловлено подачей большого тока.

к меню ↑

3.3 Заливные никель-кадмиевые

Это разновидность щелочного аккумулятора. Заливными они называются из-за необходимости заполнения корпуса, содержащего электроды и сепаратор, электролитом. По принципу действия и свойствам подобные приборы сходны с ранее рассмотренным аналогом – никель-металлогидридной АКБ. Такая техника не является взрыво- и пожароопасной. По мере эксплуатации аккумулятора увеличивается влияние тока утечки между электродами на саморазряд устройства. Это приводит к уменьшению срока службы.

Для поддержания АКБ в рабочем состоянии рекомендуется производить зарядку в диапазоне температур: +10…+30°С. Срок службы устройства сокращается, если регулярно производится глубокий подзаряд. К преимуществам подобных приборов относят существенное количество циклов разряда/заряда (1000). АКБ данного типа выдерживают нагрузки большой мощности. Кроме того, никель-кадмиевые аккумуляторы считаются самыми дешевыми из ряда аналогов.

к меню ↑

3.4 Стартерные

Стартерные автомобильные аккумуляторы обычно имеют самую обычную WET конструкцию. Они работают в достаточно жестком режиме, так как при запуске двигателя автомобиля им приходится в короткое время выдавать большие токи в сотни ампер. После этого они так же активно заряжаются. Срок службы таких батарей довольно краток из-за жесткого рабочего режима, имеется высокий саморазряд.

Как аккумулятор для солнечной панелитакую батарею использовать можно, но это нецелесообразно с экономической или технической точки зрения. Стартерные аккумуляторы быстро отдают большие токи, после чего следует медленный заряд. В составе солнечных систем им придется медленно отдавать малые токи до практически полного разряда, что создает для них неподходящий режим, ведущий к быстрому износу пластин.

Для использования стартерных аккумуляторовнужны те же условия, что и для всех обслуживаемых батарей — отдельное помещение с качественной вентиляцией. Можно применять только в низкобюджетных электростанциях в качестве временного накопителя.

к меню ↑

3.5 AGM

AGM

Это разновидность свинцово-кислотных АКБ. Свое название они получили благодаря наличию в конструкции впитывающего стекловидного материала. В частности, производитель заложил в устройство пористый стекловолоконный сепаратор, который пропитывает электролит, что позволяет сократить объем данного вещества. Жидкая кислота заполняет поры стекловидного материала. В результате снижается вероятность ее утечки. Благодаря данной особенности риск поломки аккумулятора при повреждении корпуса существенно уменьшается.

Устройства этого вида не переносят воздействия высоких значений тока заряда. Еще на них плохо влияет перезаряд. При таких параметрах аккумуляторы AGM использовать нельзя. В результате нарушения условий зарядки АКБ могут вспучиться. К плюсам такой техники относят длительный период работы и устойчивость к воздействию вибраций. Однако по ряду параметров AGM уступают гелевым аналогам, которые также представляют группу свинцово-кислотных аккумуляторов. Перед покупкой следует учесть условия эксплуатации прибора, тогда будет проще сделать выбор.

к меню ↑

3.6 Свинцово-кислотные

Традиционная конструкция подобных устройств: корпус выполнен из пластика, он разделен на отсеки, в которые заливается водный раствор серной кислоты (электролит). В данное вещество погружаются электроды (положительный, отрицательный). Материал, из которого они изготовлены, – свинец, содержащий добавки в виде сурьмы и мышьяка.

Благодаря вспомогательным компонентам снижается интенсивность образования коррозии. Однако применение сурьмы негативно сказывается на параметрах АКБ. Так, ускоряется расход воды, растет показатель тока отдачи. Сегодня часто встречается усовершенствованная конструкция аккумуляторов данного вида. При этом вместо сурьмы используется кальций. В результате практически полностью пропала необходимость применения дистиллированной воды для эксплуатации АКБ. Недостатком конструкций с кальцием является короткий период службы в условиях частого глубокого разряда.

к меню ↑

3.7 Аккумуляторы OPzS

OPzS

Это представитель заливных аккумуляторов. Его особенностью является наличие пластин разной формы: положительный электрод представлен в виде трубки, отрицательный – сильнее уплощен. В конструкции есть прозрачные элементы, они выполнены из прочного материала стирол-акрилнитрила. Данная особенность позволяет контролировать уровень электролита.

В конструкцию входят еще и фильтры, в основе которых лежат керамические материалы. Благодаря этому серная кислота исчезает менее интенсивно. Положительные качества аккумуляторов данного типа:

  • длительный период эксплуатации (20 лет);
  • применение пластин высокой прочности;
  • минимальный уровень обслуживания: есть необходимость в добавлении воды, что достаточно делать 1 раз в год;
  • большое количество циклов разряда/заряда – в пределах 1800;
  • низкий показатель саморазряда.

Рекомендуется применять такие аккумуляторы для разрядов средней мощности. В таких условиях устройство будет работать наиболее эффективно.

к меню ↑

3.8 Литиевые

Особенностью данных АКБ является узкий диапазон значений напряжений: от 3 до 4,1 В. Такие аккумуляторы эффективнее проявляют себя, если максимальный предел заряда составляет 45%. Если это условие не соблюдается, срок службы устройства снижается. В частности, при глубоком разряде или избыточном заряде емкость аккумулятора существенно уменьшается, и вскоре он перестает заряжаться.

Средний срок службы литиевой батареи составляет 500 циклов разряда/заряда. Если интересует временной промежуток, то он существенно варьируется, т.к. зависит от особенностей эксплуатации подключенной техники. В конструкцию заложен контроллер, который позволяет правильно заряжать устройство. При этом предусматривается поэтапный процесс: при достижении некоторого значения напряжения происходит увеличение/уменьшение показателя силы тока.

Главным недостатком такого аккумулятора является постоянная и существенная деградация (потеря емкости до 10% ежегодно). Даже правильная эксплуатация не поможет остановить данный процесс. Хранить литиевые аккумуляторы следует при температуре 0…+10°С. Если нет возможности обеспечить такие условия, рекомендуется снизить заряд до 30-50%

к меню ↑

3.9 Литий-ионные АКБ

Батареи такого типа имеют принципиально иную «химию», чем аккумуляторы для планшетов и ноутбуков, и используют литий-железно-фосфатную реакцию (LiFePo4). Они очень быстро заряжаются, могут отдавать до 80% заряда, не теряют емкости из-за неполной зарядки или долгого хранения в разряженном состоянии. Батареи выдерживают 3000 циклов, имеют срок службы до 20 лет, производятся в том числе в России. Самые дорогие из всех, но в сравнении с, например, кислотными, имеют вдвое большую емкость на единицу веса, то есть их понадобится вдвое меньше.

к меню ↑

4 Аккумуляторы в системе бытовой гелеоэнергетики

Понимание способов и нюансов использования аккумуляторов при обеспечении объекта электроэнергией от солнечных батарей позволит осуществить правильный выбор устройств и обеспечит максимальный КПД системы.

Для совершения взвешенной покупки необходимо досконально разобраться в способах создания аккумуляторного массива (блока) и в правилах расчета основных характеристик.

к меню ↑

4.1 Способ объединения устройств в единый массив

Жилые и промышленные объекты потребляют электрическую нагрузку, превышающую возможности одного аккумулятора. В том случае, если система солнечной энергетики рассчитана на большое количество электроприборов, необходимо создание массива аккумуляторных батарей по примеру подобного объединения солнечных панелей.

Подключение аккумуляторов в единый массив хранения электроэнергии можно выполнить параллельным, последовательным или смешанным способом. Выбор зависит от необходимых выходных показателей мощности и напряжения.
Напряжение и мощность блока аккумуляторов
В зависимости от способа подключения аккумуляторов между собой можно добиться различных значений выходного напряжения, однако не следует создавать очень сложных схем во избежание образования уравнивающих током между устройствами в массиве

Аккумуляторные батареи размещают в доме или ином строении для обеспечения значения температуры окружающего воздуха в диапазоне от 10 до 25 градусов Цельсия выше нуля и предотвращения попадания на них воды. Это значительно продлевает срок службы устройств и уменьшает потери электроэнергии.

Современные технологии производства аккумуляторных батарей, предназначенных для размещения в жилых строениях, предусматривают повышенные меры экологической безопасности. Поэтому предпринимать каких либо специальных мер по интенсивной вентиляции помещения нет необходимости. Однако располагать их в жилых комнатах все же не следует.

Так как аккумуляторы имеют значительный вес (прибор на 12 Вольт и 200 Ач весит около 70 кг), то их надо размещать на полу или прочных и надежно закрепленных стеллажах.

Необходимо предотвратить вероятность падения аккумуляторов с высоты, так как в этом случае они выйдут из строя, а системы с жидким электролитом к тому же опасны для здоровья человека при их разгерметизации.

С увеличением длины силового кабеля возрастает электрическое сопротивление, что приводит к уменьшению КПД системы. Поэтому практикуют размещение аккумуляторов вплотную друг к другу, чтобы минимизировать общую протяженность проводов.
Стеллаж для аккумуляторов
Стеллаж для аккумуляторных батарей должен выдерживать большой вес. Так, блок из восьми двухсотамперных аккумуляторов весит больше чем пол тонны

к меню ↑

4.2 Особенности функционирования системы

При параллельном и комбинированном последовательно-параллельном соединении аккумуляторов в единый массив возможна разбалансировка устройств по уровню заряда. Это приводит к тому, что устройство будет функционировать не в полном цикле, а значит, его ресурс будет выработан быстрее.

Система получения электроэнергии от солнца всегда снабжена контролером, который управляет зарядом аккумулятора. В случае создания массива батарей дополнительно необходима установка выравнивающих заряд перемычек.

Во избежание проблем неравномерной зарядки и разрядки объединенных в единый массив аккумуляторов необходимо использовать устройства одной модели, а еще лучше – одной партии. Это правило актуально не только для систем солнечной энергетики.

Сейчас практически все жилье можно обеспечить приборами, работающими от сети в 12 или 24 Вольта, в том числе холодильниками, телевизорами и т.д. Однако разводка с таким напряжением по всему дому не имеет смысла, так как мощность тока будет очень велика.

Значит, при реализации такой задумки необходим дорогой кабель с большим сечением жил и будут велики потери от электрического сопротивления.
Работающий от 12 Вольт холодильник
Практически для всей бытовой техники существуют модели, работающие от 12-вольтовой сети постоянного тока. Если разводка электрического кабеля не слишком длинная, то можно использовать систему с низким напряжением

Поэтому в непосредственной близости от аккумуляторных батарей устанавливают инвертор – устройство для преобразования электрического напряжения.

Кроме того, реальное выходящее напряжение от аккумуляторного блока может несколько отличаться от заявленного. Так, полностью заряженные популярные для использования в схеме с солнечными батареями гелевые аккумуляторы выдают напряжение 13-13,5 Вольта, поэтому инвертор выполняет функции стабилизатора.

к меню ↑

4.3 Расчет необходимой емкости батарей

Емкость аккумуляторных батарей рассчитывают, исходя из предполагаемого периода автономной работы без подзарядки и суммарной мощности потребления электроприборов.

Среднюю по временному интервалу мощность электроприбора можно рассчитать следующим образом:

P = P1 * (T1 / T2),

Где:

  • P1 – паспортная мощность прибора;
  • T1 – время работы прибора;
  • T2 – общее расчетное время.

Практически на всей территории России существуют длительные периоды, когда солнечные батареи не будут работать по причине плохой погоды.

Устанавливать большие массивы аккумуляторов для их полной загруженности всего несколько раз в год нерентабельно. Поэтому к выбору интервала времени в течение которого устройства будут работать только на разряд необходимо подойти исходя из среднестатистического значения.
Солнечная батарея в пасмурную погоду
Количество генерируемой солнечными панелями энергии зависит от плотности облаков. Если пасмурная погода в регионе не редкость, то недостаток входящей мощности необходимо учитывать при расчете объема аккумуляторного блока

Если планируют использовать накопленную энергию в течение суток, например, в отоплении на солнечных батареях, то лучше принять за расчет чуть больший интервал, такой как 30 часов.

В случае длительного периода, когда нет возможности использовать солнечные батареи, необходимо применить другую систему получения электроэнергии, основанную, например, на дизель- или газогенераторе.

Заряженный на 100% аккумулятор может до своей полной разрядки выдать мощность, которую можно рассчитать по формуле:

P = U x I

Где:

  • U – напряжение;
  • I – сила тока.

Так, один аккумулятор с параметрами напряжения 12 вольт и силы тока 200 ампер, может сгенерировать 2400 ватт (2,4 кВт). Для расчета суммарной мощности нескольких аккумуляторов, необходимо сложить значения, полученные для каждого из них.
Работающий аккумуляторный блок
В продаже есть аккумуляторы с большим показателем мощности, но они стоят дорого. Иногда намного дешевле приобрести несколько обыкновенных устройств в комплекте с соединительными кабелями

Полученный результат необходимо умножить на несколько понижающих коэффициентов:

  • КПД инвертора. При правильном согласовании напряжения и мощности на входе в инвертор будет достигнуто максимальное значение от 0,92 до 0,96.
  • КПД силовых кабелей. Минимизация длины проводов, соединяющих аккумуляторы и расстояния до инвертора необходима для снижения электрического сопротивления. На практике значение показателя составляет от 0,98 до 0,99.
  • Минимально допустимое разряжение батарей. Для любого аккумулятора существует нижний предел зарядки, при преодолении которого срок службы устройства значительно снижается. Обычно, контроллеры выставляют на минимальное значение зарядки 15%, поэтому коэффициент равен около 0,85.
  • Максимально допустимая потеря емкости до смены аккумуляторов. Со временем происходит старение устройств, повышение их внутреннего сопротивления, что приводит к безвозвратному уменьшению их емкости. Использовать устройства, остаточная емкость которых менее 70% нерентабельно, поэтому значение показателя нужно взять за 0,7.

Вопреки распространенному мнению, КПД аккумулятора – отношение полученной и отданной электроэнергии включать в расчет не следует. Указанный в технической документации показатель емкости аккумулятора учитывает возможный объем на отдачу.

В итоге значение интегрального коэффициента при расчете необходимой емкости для новых аккумуляторов будет приблизительно равно 0,8, а для старых, перед их списанием – 0,55.
Расчет количества и емкости аккумуляторов
Для обеспечения дома электроэнергией при протяженности цикла заряда – разряда равной 1 суткам потребуется 12 аккумуляторов. Когда один блок из 6 устройств будет работать на разряд, второй блок будет заряжаться

к меню ↑

4.4 Максимально допустимые токи

Для каждого аккумулятора в технической документации прописан максимально допустимый ток заряда. Превышение этого значение ведет к перегреву устройства, резкому и безвозвратному снижению его показателей.

Поэтому при выборе батарей для сборки систем с аккумулятором необходимо убедиться в том, что они могут обеспечить потребление вырабатываемого солнечными панелями электричества.

Еще один важный показатель – допустимый разрядный ток:

  • Штатный разрядный ток, для работы на величине которого (или меньшем значении) предназначен аккумулятор. Работа всего подключенного в систему электрооборудования должна быть обеспечена этим показателем.
  • Максимальный разрядный ток, который кратковременно может дать устройство при пиковых нагрузках. Такие нагрузки могут возникнуть при включении некоторого оборудования, например содержащего компрессоры холодильника или кондиционера.

Превышение длительное время первого показателя или кратковременного – второго ведет к преждевременному износу аккумулятора. При старении устройств эти показатели снижаются на 20-30%, что также необходимо учитывать.

к меню ↑

5 Как правильно рассчитать и выбрать АКБ

Расчеты строятся на простых формулах и допусках на потери, которые возникают в автономной системе энергоснабжения.

Минимальный запас энергии в аккумуляторах должен обеспечивать нагрузку в темное время суток. Если от заката до рассвета общее энергопотребление составляет 3 кВт/ч, то и банк аккумуляторов должен иметь такой запас.

Оптимальный запас энергии должен покрывать суточные потребности объекта. Если нагрузка составляет 10 кВт/ч, то банк с такой емкостью позволит без проблем «пересидеть» 1 пасмурный день, а в солнечную погоду не будет разряжаться более чем на 20−25%, что оптимально для кислотных аккумуляторов и не ведет к их деградации.

Здесь мы не рассматриваем мощность солнечных батарей и принимаем за факт, что они в состоянии обеспечить такой заряд аккумуляторам. То есть, строим расчеты на потребности объекта в энергии.

Запас энергии в 1 батарее емкостью 100Ач напряжением 12 В считается по формуле: емкость х напряжение, то есть, 100 х 12 = 1200 ватт или 1,2 кВт*ч. Следовательно, гипотетическому объекту с ночным потреблением 3 кВт/ч и суточным в 10 кВт/ч нужен минимальный банк из 3 аккумуляторов и оптимальный из 10. Но это в идеале, потому что нужно учесть допуски на потери и особенности оборудования.

Где теряется энергия: 

50% — допустимый уровень разряда обычных кислотных батарей, поэтому если банк построен на них, то аккумуляторов должно быть вдвое больше, чем показывает простой математический расчет. Батареи, оптимизированные под глубокий разряд, можно «опустошать» на 70−80%, то есть емкость банка должна быть выше расчетной на 20−30%. 

80% — средний КПД кислотной батареи, которая в силу особенностей отдает энергии на 20% меньше, чем запасает. КПД тем ниже, чем выше токи заряда и разряда. Например, если к аккумулятору емкостью 200Ач через инвертор подключить электроутюг мощностью 2 кВт, то ток разряда составит около 250А, а КПД упадет до 40%. Что опять приводит к необходимости двукратного запаса емкости банка, построенного на кислотных аккумуляторах. 

80-90% — средний КПД инвертора, который преобразовывает постоянное напряжение в переменное 220 В для бытовой сети. С учетом потерь энергии даже в самых лучших батареях общие потери составят примерно 40%, то есть даже при использовании OPzS и тем более AGM-аккумуляторов запас емкости должен быть на 40% выше расчетного. 

80% — эффективность работы ШИМ-контроллера заряда, то есть, солнечные батареи физически не смогут передать аккумуляторам более 80% энергии, выработанной в идеальный солнечный день и при максимальной паспортной мощности. Поэтому лучше использовать более дорогие MPPT- контроллеры, которые обеспечивают отдачу солнечных батарей почти до 100%, либо увеличивать банк аккумуляторов и, соответственно, площадь солнечных батарей еще на 20%.

Все эти факторы нужно учитывать в расчетах в зависимости от того, какие составные элементы используются в системе солнечной генерации.

к меню ↑

5.1 Критерии выбора аккумулятора для солнечных батарей

Каждый, кто имеет цель обеспечить дом электроэнергией с помощью солнечных батарей, задается вопросом, какие аккумуляторы являются наилучшим и наиболее подходящим вариантом для создания солнечной электростанции. Мы поможем определить, какой аккумулятор выбрать в этом случае.

Аккумуляторы

При выборе модели батареи необходимо руководствоваться соотношением указанных характеристик к условиям использования. Параметры, на которые следует обращать внимание при покупке, описаны ниже.

  1. Ресурс циклов «заряда-разряда».Эта характеристика позволяет предположить приблизительный срок эксплуатации батареи.
  2. Показатель скорости процесса зарядки и разряда. Этот показатель также влияет на период службы устройства.
  3. Показатель саморазряда устройства. Это также влияет на изнашиваемость аккумулятора.
  4. Объем емкости аккумулятора. Данный параметр помогает определить мощность, с которой может работать прибор.
  5. Максимальное значение тока при заряде и разряде.Значение при заряде определяет, какой ток может принять прибор. Значение при разряде определяет, какой ток может отдать устройство без ущерба для функционирования.
  6. Вес и габариты устройства.Эти параметры необходимы, чтобы составить схему подключения аккумуляторов, а также определить их местоположение.
  7. Условия использования АКБ. Это следует учитывать по причине того, что разные модели работают при разных температурных режимах.
  8. Обслуживание. В инструкции должно быть указано, каких мер по обслуживанию требует каждая конкретная модель. Но это не является основным параметром, который может повлиять на ваш выбор.

Для полноценного функционирования солнечной электростанции следует учитывать технические характеристики всех составляющих этой системы. Надеемся, что вышеизложенная информация поможет вам выбрать подходящий аккумулятор для системы энергоснабжения с помощью солнечной энергии.

к меню ↑

5.2 Расчёт и выбор лучшего АКБ

Расчет АКБ представляет собой определение емкости батареи. Формула (в упрощенном виде) выглядит следующим образом: емкость АКБ = 100 × время × величина нагрузки.

Зная общую емкость, можно вычислить количество аккумуляторов. Для этого следует разделить полученное значение на емкость одного устройства. Если целое число не получается, округлять результат необходимо только в сторону увеличения.

Упрощенная формула определения времени работы (длительность цикла) выглядит так: время = суммарная ёмкость АКБ × напряжение АКБ × (КПД инвертора/мощность нагрузки).

Полученные данные позволяют определиться с параметрами отдельных устройств, подходящих для данной системы. Выбор производится исходя из потребностей и возможностей пользователя. Современный рынок предлагает массу вариантов, которые позволяют получить качественную и долговечную аккумуляторную батарею, состоящую из необходимого количества отдельных устройств.

Необходимо ознакомиться с технической документацией и паспортом устройства, в случае появления сомнений надо попросить показать сертификаты. Если товар качественный, сертификат на него всегда имеется у продавца. Если с этим возникают проблемы, нужный аккумулятор следует поискать в другом магазине.

к меню ↑

6 Типы аккумуляторов для СЭС и ИБП

Аккумуляторов используемых в солнечное энергетике относительно много, мы рассмотрим 3 типа “кислотных” AMG, GEL, CARBON и 1 тип  LiFePO4 “Литий-железо-фосфатные”. Все четыре типа относятся к необслуживаемым АКБ и имеют разные характеристики эксплуатации. Мы не будем вникать сильно в технологии изготовления, а заострим внимание на их назначение и срок службы, другими словами – какие аккумуляторы используют для солнечных батарей!

Вы должны знать, что все производители аккумуляторов указывают характеристики АКБ при температуре +25 градусов. Это так сказать “Номинальная температура эксплуатации”, любые отклонения от нее влияют на характеристики и срок службы в той или иной степени. Не ленитесь и ознакомьтесь с характеристики АКБ, перед началом эксплуатации!

akkumuljatory-gp-12-100

к меню ↑

6.1 Аккумулятор AMG

Аккумулятор AMG – кислотный, изготовлен по технологии AGM. Обладают низким уровнем саморазряда, что позволяет их хранить несколько месяцев без подзарядки. Минусовые температуры как правило отрицательно сказываются на емкости АКБ. Что бы не писали производители этих аккумуляторов насчет их цикличности, надо постараться, что бы выжать из акб заявленное число, лучше сразу рассчитывать на половину заявленного.

Реальный срок службы до 5-6 лет, при соблюдении всех условий.

Рекомендованный зарядный ток от 0.1С до 0.2С ( зависит от производителя и ёмкости акб)

Глубина разряда у AMG это 30% (D.O.D.), максимум 50% (D.O.D.) но уже не желательно.

к меню ↑

6.2 Аккумулятор GEL

akkumuljatory-gl-12-100
Аккумулятор GEL – кислотный, изготовлен по технологии AGM+GEL. Электролит в данных аккумуляторах увязан в гель, на этом всё отличие от выше описанного акб заканчивается, за малым исключением, чуть больше срок службы.

Не плохие АКБ GEL при правильном использовании.

Реальный срок службы до 7-8 лет, при соблюдении всех условий.

Рекомендованный зарядный ток от 0.2С до 0.3С ( зависит от производителя и ёмкости акб)

Глубина разряда у GEL, это 30% (D.O.D.), максимум 50% (D.O.D.) но уже не желательно.

к меню ↑

6.3 Аккумулятор CARBON

Аккумулятор CARBON – кислотный, изготовлен по технологии PURE GEL. Этот тип АКБ уже имеет существенное отличие – все пластины изготовлены по технологии DEEP CYCLE + CARBON, за счет чего достигается высокая цикличность более 3000 и более глубокий разряд. Аккумуляторы CARBON отличаются еще и весом, который на 25% больше чем у описанных выше кислотных акб.

Реальный срок службы в циклическом режиме 7-8 лет, в буферном 14 – 15, при соблюдении всех условий.

Рекомендованный зарядный ток от 0.3С до 0.5С ( зависит от ёмкости акб)

Глубина разряда у CARBON до 70% (D.O.D.).

к меню ↑

6.4 Аккумулятор LiFePO4

Аккумулятор LiFePO4 – Литий-железо-фосфатные, безопасные аккумуляторы для накопления электроэнергии. Используются в системах ИБП и гибридных электростанциях. Зарекомендовали себя надежными высокоцикличными накопителями энергии. Больницы, электротранспорт, хостинги и много других мест, где используются аккумуляторы  LiFePO4 -Литий-железо-фосфатные. У данных акб есть один существенный недостаток – стоимость!

Аккумулятор LiFePO4 рекомендуется использовать и в буферном и в циклическом режиме!

Вы должны знать, что любой аккумулятор нужно правильно заряжать, а точнее заряжать только рекомендованным током (Ампер) и указанным напряжением (Вольт). Напряжение для буферного режима всегда отличается от напряжения для циклического режима! Перед подключением обязательно ознакомьтесь с характеристиками АКБ и настройте солнечный инвертор или ИБП на нужный ток заряда и напряжение. В противном случае, вы будете не дозаряжать или убивать аккумулятор большим током заряда, в обоих случаях сильно сократите срок службы аккумулятора.

Для справки: ток заряда обычно указываются так — 0.1С или 0.3С, что это значит? 1С это ёмкость вашего акб, 0.1С это десятая часть ёмкости акб. Для примера, если у вас АКБ 100 А, это и есть 1С, а ток заряда указан 0.1С это десятая часть емкости, т.е. 10 Ампер, именно таким током и нужно заряжать аккумулятор.

к меню ↑

7 Правила эксплуатации АКБ

Обслуживаемые аккумуляторные батареи при работе выделяют газы, поэтому ставить их в жилых помещениях запрещено и нужно оборудовать отдельную комнату с активной вентиляцией.

Уровень электролита и глубину заряда нужно постоянно контролировать во избежание выхода АКБ из строя.

При круглогодичной эксплуатации во избежание глубокого разряда аккумуляторов в пасмурные дни необходимо предусмотреть возможность их подзарядки от внешних источников — сети или генератора. Многие модели инверторов могут реализовать такое переключение в автоматическом режиме.

к меню ↑

8 Стоимость

Цена аккумуляторных батарей, вместе с их износом, делают этот элемент самым слабым звеном в цепи солнечного электроснабжения. Из рассмотренного примера видно, что для питания даже самых маломощных приборов, необходимо приобрести 8 аккумуляторов по 200 А/ч каждый. Если перевести все это в цифры, то Delta GX12-200  стоит 452,4$ x 8 = 3619$ — такая система гарантированно прослужит 15 лет.

к меню ↑

9 Краткий итог

Чтобы правильно рассчитать емкость банка аккумуляторов, нужно определить суточное потребление энергии, прибавить 40% неустранимых потерь в АКБ и инверторе и далее увеличивать расчетную мощность в зависимости от типа батарей и контроллера.

Если солнечная генерация будет использоваться и в зимнее время, то итоговую емкость банка нужно увеличить еще на 50% и предусмотреть возможность подзарядки батарей от сторонних источников — сети или генератора, то есть высокими токами. Это также повлияет на выбор батарей с определенными характеристиками.

Если вы затрудняетесь с самостоятельными расчетами или хотите убедиться в их правильности — обращайтесь к специалистам ООО «Энергетический центр» — это можно сделать через онлайн-чат на сайте «Со светом» либо позвонить по телефону. У нас огромный опыт по комплектации и установке систем солнечной генерации на различных объектах — от коттеджей и дачных домов до объектов производственного и сельскохозяйственного назначения.

Производители предлагают такой широкий ассортимент оборудования, что собрать солярную электростанцию по вашим требованиям и финансовым возможностям не составит труда.

Источники


  • https://LampaExpert.ru/alternativnye-istochniki/kak-vybrat-akkumulyatory-dlya-solnechnyh-batarey
  • https://www.sosvetom.ru/articles/vybor-akkumulyatorov-dlya-solnechnykh-batarey/
  • https://VashUmnyiDom.ru/elektropitanie/alternativnaya-energiya/akkumulyator-dlya-solnechnyx-batarej.html
  • https://Energo.house/sol/gelevye-akkumulyatory.html
  • https://sovet-ingenera.com/eco-energy/sun/akkumulyatory-dlya-solnechnyx-batarej.html
  • https://batteryk.com/akkumulyatory-dlya-solnechnyh-batarej
  • https://limitenergy.ru/akkumuljator-dlja-solnechnoj-jelektrostancii/
  • https://electricadom.com/podbiraem-akkumulyator-dlya-solnechnojj-ehlektrostancii.html
[свернуть]

Рассчитайте утепление своего дома

Перейти к расчёту
Adblock
detector